Մակերևութային ակտիվ նյութերի ամենամեծ կիրառությունը քսանյութերի արդյունաբերության մեջ

Կառուցվածքըմակերևութային ակտիվ նյութերբավականին պարզ է. մեկ ծայրը հիդրոֆիլ է (ջուր-սիրող) և մյուս լիպոֆիլային (յուղ-սիրող)։ Յուրաքանչյուր ծայր կապվում է իր համապատասխան՝ ջրի և յուղի հետ։ Մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլները հավաքվում են յուղի մոտ-ջրային միջերես, և դա կազմում է հիմնական կառուցվածքը: Էմուլսիֆիկացիան մակերևութային ակտիվ նյութերի գործառույթներից միայն մեկն է, բայց այն ամենատարածվածն է-մեր արդյունաբերության մեջ օգտագործվող գործառույթ։ Այն հիմնականում կիրառվում է ջրի խառնման համար-ածխաջրերի մեջ պարունակվող յուղեր, ինչպիսիք են էմուլգացված յուղերը և ջուրը-կրակ պարունակող-դիմացկուն հիդրավլիկ հեղուկներ: Իրականում, սակայն, էմուլգատորները չափազանց լայն կիրառություն ունեն առօրյա կյանքում-կենսական նշանակության ապրանքներ, ներառյալ կաթ, սառույց-կրեմ և շամպուն, որոնցից յուրաքանչյուրը տարբեր քանակությամբ էմուլգատորներ է պարունակում։

Այս պարզ մոլեկուլային ճարտարապետության շնորհիվ բազմաթիվ նյութեր ցուցաբերում են էմուլգացնող հատկություններ, ինչը էմուլգատորի ընտրությունը դարձնում է բավականին նրբերանգային։ Կարելի է ասել, որ առանց էմուլգատորների մասին լավ պատկերացում ունենալու, դժվար թե կարելի լինի մշակել որակյալ ջրային խառնուրդ։-հիմքով քսանյութեր։ Հայտնի է, որ յուղը և ջուրը չեն խառնվում։ Հետևաբար, դրանք միացնելու համար անհրաժեշտ են էմուլգատորներ։ Այս հարկադրական միացման դեպքում մեկ փուլը կվերածվի փոքրիկ հեղուկ կաթիլների, մինչդեռ մյուս հեղուկը լիովին կծածկի այդ կաթիլները։ Սա հանգեցնում է անընդհատ փուլի և ցրված փուլի հասկացություններին. մեկ փուլը բաժանվում է անընդհատ կաթիլների, իսկ մյուսը ձևավորում է անխափան անընդհատ միջավայր։ Մակրոսկոպիկորեն սա առաջացնում է կամ ջուր, կամ-in-յուղ (առանց յուղի) կամ յուղ-in-ջրային (O/W) էմուլսիաներ։ Սա ներառում է էմուլգատորների հիմնական սկզբունքները։

Երբէմուլգատորներմուծվում է անխառն յուղի մեջ-ջրային համակարգում ստեղծվում են նոր դիսպերսիոն պայմաններ՝ երկու փուլերը խառնելու համար։ Սա իրական լուծարում չէ այն իմաստով, որ աղը լուծվում է ջրում։ Փոխարենը, մեկ փուլը միատարրորեն դիսպերսիվում է որպես մանր կաթիլներ մյուս փուլի ներսում։ Եթե արտաքին պայմանները փոխվեն, յուղը և ջուրը կրկին կբաժանվեն, ինչը վկայում է վատ էմուլսիայի կամ էմուլսիայի անբավարար կայունության մասին։ Որոշակի հավելումներ կարող են խաթարել յուղի փոխազդեցությունը։-ջրի հավասարակշռությունը վերականգնելու և փուլային ամբողջական բաժանումը խթանելու համար։ Նման նյութերը գործում են էմուլգատորներին հակառակ և հայտնի են որպես դեմուլգատորներ։

Էմուլսիան, ըստ էության, դիսպերսիոն համակարգ է։ Դիսպերսիայի պատճառով-Փուլային կաթիլներ և փուլերի միջև բեկման ցուցիչի տարբերությունները, ընկնող լույսը ենթարկվում է անդրադարձման, ցրման և փոխանցման կաթիլների մակերեսներին: Էմուլսիոն կաթիլների տիպիկ չափերը տատանվում են 0.1-ից:μմ-ից մինչև 10μմ, տեսանելիության պայմաններում-լույսի ալիքի երկարությունը ընկնում է 0.4-ի սահմաններումμմ և 0.6μմ. տեղի է ունենում ուժեղ արտացոլում, որը էմուլսիաներին տալիս է իրենց բնորոշ կաթնային երանգը-սպիտակ տեսք։ Երբ կաթիլների տրամագիծը տատանվում է 0.05-իցμմ-ից մինչև 0.1μմ (մի փոքր փոքր է, քան տեսանելի է)-լույսի ալիքի երկարություններ), լույսի ցրումը տեղի է ունենում, և համակարգը թվում է կիսաթափանցիկ։ 0.05-ից ցածր կաթիլների չափերի դեպքումμմ (շատ ավելի փոքր, քան տեսանելի է)-լույսի ալիքի երկարությունը), լույսի թափանցելիությունը գերակշռում է, և համակարգը դառնում է թափանցիկ: 0.1-ից ցածր կաթիլների չափսերով համակարգերμՄիկրոէմուլսիաները, որոնք թվում են կիսաթափանցիկ կամ թափանցիկ, սահմանվում են որպես միկրոէմուլսիաներ, որոնց հատկությունները էապես տարբերվում են ավանդական մակրոէմուլսիաներից։ Միկրոէմուլսիան դեռևս էմուլսիա է, պարզապես շատ ավելի նուրբ դիսպերսված մասնիկներով։-փուլային կաթիլներ։ Դրա ձևավորման համար անհրաժեշտ են ոչ միայն էմուլգատորներ, այլև համակցված-էմուլգատորներ։ Սա ցույց է տալիս, որ էմուլգացումը-մղված«լուծարում«էապես հանգում է ցրված փուլի մասնիկների չափը վերահսկելուն։

Էմուլգատորի աշխատանքը կախված է նուրբ հավասարակշռությունից: Դրա հիդրոֆիլ և լիպոֆիլային կարողությունները ստեղծում են տատանողական ազդեցություն: Օրինակ՝ ցածր-Ածխածնային սպիրտները ցուցաբերում են ուժեղ հիդրոֆիլություն և լուծվում են ջրում՝ աննշան յուղային կապակցությամբ։ Եվ հակառակը, չափազանց լիպոֆիլ նյութերը չեն փոխազդում ջրի հետ և ցուցաբերում են յուղ։-լուծելի վարքագիծ։ Չնայած շատ նյութեր կրում են և՛ հիդրոֆիլ, և՛ լիպոֆիլ մասնիկներ, դրանք չեն կարող դասակարգվել որպես մակերևութային ակտիվ նյութեր։ Եթե նյութը ճնշող մեծամասնությամբ հիդրոֆիլ կամ լիպոֆիլ է, ապա այն պարզապես մակերեսային-ակտիվ նյութ, ինչպես վերը նշված որոշ հավելանյութեր: Հիդրոֆիլային նյութի չափելի չափանիշ-հետևաբար, անհրաժեշտ է լիպոֆիլային ուժ, մասնավորապես՝ ջրհորը-հայտնի հիդրոֆիլ-Լիպոֆիլ-Մնացորդի (HLB) արժեքը։

HLB արժեքը արժեքավոր ուղեցույց է գործնական էմուլգացիայի համար՝ տարբեր էմպիրիկ մեթոդների հետ մեկտեղ, որոնք փաստաթղթավորված են գրականության մեջ և այստեղ չեն քննարկվի։ Էմուլգատորներով յուղի էմուլգացումը ինքնին դժվար չէ։ Էմուլգատորների օպտիմալ տեսակները, դեղաչափերը և կայունության պայմանները կարող են որոշվել փորձարարական եղանակով՝ փորձարկումների միջոցով։-և-սխալ։ Հետևաբար, էմուլգատորի մշակումը մեծապես կախված է փորձարարական աշխատանքից։ Շատ միկրո-Մակերևութային ակտիվ նյութերի վարքագծի մեխանիզմները մինչ օրս հետազոտողների կողմից թերի են պարզաբանված։ Էմուլգացումից զատ, մակերևութային ակտիվ նյութերը կատարում են թրջող, մաքրող, լվացող, տարածող, լուծելիացնող և այլ գործառույթներ։ Մեր արդյունաբերության համար փորձարարական սկրինինգը պրագմատիկ մոտեցում է, քանի որ իրական գիտելիքները գալիս են պրակտիկայից։ Փորձարարականորեն սահմանվել են մի քանի էմպիրիկ կանոններ. խառը էմուլգատորները գերազանցում են առանձին էմուլգատորներին, իսկ անիոնային և ոչ իոնային էմուլգատորների համադրությունները՝-Իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը ունեն բարենպաստ սիներգետիկ ազդեցություն։

Էմուլգատորների տեսության թվացյալ պարզությանը չնայած, գործնական կիրառումը բարդ է։ Միայն էմուլգատորների օգտագործումը հաճախ կարող է լուծվել փորձարկումների միջոցով, սակայն հետագայում շատերը-ավելացված հավելումները ունեն մակերես-ակտիվ հատկություններ։ Սրանք խանգարում են էմուլգատորի աշխատանքին և փոխում համակարգի արդյունավետ HLB-ն։ Տիպիկ օրինակ են էմուլսիաներում կոռոզիայի ինհիբիտորները։ Այս բարձր բևեռային մակերեսային-Ակտիվ բաղադրիչները ներառված են ժանգի կանխարգելման համար, բայց կարող են անկայունացնել յուղը-ջրային էմուլգիայի հավասարակշռությունը և պետք է հաշվի առնվի էմուլգատորի ընտրության ժամանակ: Էմուլգատորների բազմաթիվ տեսակների խառնուրդների ձևավորումը կարող է նվազեցնել դեղաչափը և արժեքը՝ միաժամանակ բարելավելով էմուլսիայի կայունությունը: Այնուամենայնիվ, տարբեր էմուլգատորների և դրանց խառնման մեխանիզմների համատեղման վերաբերյալ հարցերը կտրուկ բարձրացնում են ձևավորման բարդությունը: Կա մշտական ​​սխալ պատկերացում, որ անիոնային և կատիոնային էմուլգատորները չեն կարող խառնվել: Իրականում, անիոնային-Կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի խառնուրդները լայնորեն լուսաբանվում են մակերևութային ակտիվ նյութերի գիտության մեջ, չնայած դրանք հազվադեպ են կիրառվում մեր ոլորտում: Կարծր ջրում առկա կալցիումի և մագնեզիումի իոնները նույնպես կարող են խաթարել էմուլսիայի միջմակերեսային թաղանթները և անջատել էմուլգատորները: Կալցիումի իոնները հատկապես խնդրահարույց են. շատ մակերևութային ակտիվ նյութերի էմուլգատորներ ռեակցիայի մեջ են մտնում կալցիում՝ ջուր առաջացնելով:-անլուծելի կալցիումային օճառներ, որոնք նստվածք են տալիս օրգանիզմից։ Այս թեման կքննարկվի հաջորդ գլխում։

Հետևաբար, թվացյալ պարզ էմուլգատորները դառնում են չափազանց բարդ, երբ ավելացվում են այլ բաղադրիչներ: Վերջնական էմուլսիա ստանալը դժվար չէ. իրական մարտահրավերը կայանում է տարբեր շահագործման պայմաններում կայունությունը պահպանելու, յուղն ու ջուրը մշտապես միացված պահելու մեջ:

Էմուլգատորների կատարողականի պահանջները.

Կոշտ ջրի դիմադրություն

Այս պարամետրը բնութագրում է էմուլգատորը«դիմացկունություն կոշտ ջրի նկատմամբ: Ավանդական անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը, որպես կանոն, վատ են գործում այս առումով, ուստի ոչ-իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը աստիճանաբար փոխարինում են դրանց։ Այնուամենայնիվ, անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը պահպանում են իրենց եզակի առավելությունները։

Փրփրելու հակում

Շատ ավանդական գծային անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր առաջացնում են առատ փրփուր, ինչը հիմք է տալիս այն սխալ կարծիքին, որ փրփուրի ավելի մեծ ծավալը հավասարազոր է գերազանց լվացման արդյունավետության: Փրփուրը հիմնականում առաջանում է մակերևութային ակտիվ նյութերի կողմից: Մեր քսանյութում-հարակից արդյունաբերության մեջ նվազագույն փրփրացումը գրեթե միշտ ցանկալի է: Դժբախտաբար, բազմաթիվ էմուլգատորներ ցուցաբերում են բարձր փրփրացման ունակություն: Հետևաբար, բաղադրատոմսեր պատրաստողները պետք է ընտրեն համապատասխան էմուլգատորների տեսակներ՝ փրփուրի առաջացումը կանխելու համար, ինչը բացատրում է այդպիսի ապրանքների աճող պահանջարկը:-կոչվում է ցածր-փրփուրի էմուլգատորներ:

Կենսաբանական կայունություն

Կենսաբանական կայունությունը էմուլգատորների համար մեկ այլ կարևոր ցուցանիշ է։ Եթե էմուլգատորը երկարատև օգտագործման ընթացքում ենթակա է մանրէային քայքայման,-ժամկետային ծառայության դեպքում համապատասխան կտրող հեղուկի հետագա հեռացումը դառնում է չափազանց խնդրահարույց:-Պաշտպանության կանոնակարգերը վճռորոշ ազդեցություն ունեն էմուլգատորի ընտրության վրա և կարգավորում են ամբողջ արդյունաբերությունը։

Էմուլգատորները դասակարգվում են որպես անիոնային, կատիոնային, ամֆոտերային և ոչ-իոնային և այլ ընտանիքներ, որոնք բոլորը համապատասխանում են նուրբ նյութերին ծանոթ տարբեր քիմիական նյութերի-քիմիայի մասնագետներ: Այս տեքստը չի խորանա յուրաքանչյուր կատեգորիայի մանրամասն, հանրաճանաչ նկարագրությունների մեջ: Մեր արդյունաբերության մեջ անիոնային և ոչ-Իոնային էմուլգատորները գերակշռում են սպառման և արտադրանքի բազմազանության առումով: Յուրաքանչյուր կատեգորիայի շրջանակներում գոյություն ունեն բազմաթիվ մոլեկուլային կառուցվածքներ՝ տարբեր էմուլգացնող բնութագրերով, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի համապատասխան ուժեղ և թույլ կողմեր: Դրանք հաճախ խառնվում են՝ օգտագործման դեղաչափը նվազեցնելու և էմուլսիայի կայունությունը բարելավելու համար:

Էմուլգատորի բանաձևի համար բացարձակապես ֆիքսված կանոններ չկան: Փոփոխականները ներառում են հիմքի տարբերությունները:-յուղ դեպի-be-էմուլգացված, էմուլգատորի խառնման հարաբերակցություններ, սպասարկում-շրջակա միջավայրի պայմանները, հաճախորդների հատուկ պահանջները և այլ հավելանյութերի ինտերակտիվ ազդեցությունները: Այնուամենայնիվ, փորձարկումները գործնական լուծում են տալիս: Էմուլսացման փորձարկումները համեմատաբար հեշտ են իրականացնել: Նույնիսկ տեսական հիմք չունենալով, կարելի է գործնական բանաձևեր ստանալ կրկնվող փորձարկումների միջոցով, թեև ժամանակի գնով: Համապատասխան մակերևութային ակտիվ նյութ-գիտական ​​​​տեսությունները, որոնք արագացնում են զարգացումը, լավ են-փաստաթղթավորված է առկա գրականության մեջ և լիովին բավարար է մեր ոլորտում էմուլգացման հետ կապված խնդիրները լուծելու համար։